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  • 生物与土壤
    陈淑君,许国昌,吕志平,马铭悦,李晗羽,朱玉岩
    干旱区地理. 2023, 46(5): 742-752. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.375

    植被覆盖变化不仅与气候因子密切相关,而且也受人类活动的影响。目前,从省级尺度研究中国植被时空变化特征以及定量分析气候因子结合人类活动对植被覆盖影响研究仍较少。基于Google Earth Engine(GEE)平台和2000—2020年Landsat数据及同期气候与夜间灯光数据,采用像元二分法、线性回归分析、变异系数、偏相关分析和贡献度模型等方法对中国植被覆盖度时空演变及其对气候变化和城市化的响应进行了分析。结果表明:(1) 2000—2020年中国植被覆盖度以0.32%·a-1的速率增长。植被覆盖区域以高覆盖度为主,面积占研究区域的38%,总体呈现从东南至西北递减的趋势。(2) 黄土高原、云南省、西藏自治区和新疆维吾尔自治区西部植被覆盖度呈现增长趋势。植被年际波动在南部比北部、东部比西部稳定。黑龙江省植被覆盖度最高,为91.7%;新疆维吾尔自治区最低,为14.4%;宁夏回族自治区植被覆盖度以0.98%·a-1的速率增长,植被得到显著改善。(3) 气候因子和城市化对植被覆盖度的影响存在明显空间差异性。气温和降水量对中国北部地区植被覆盖度的影响分别为负相关和正相关,城市化主要影响经济较为发达的省份。气温是宁夏回族自治区的主要贡献因子,平均贡献度为84.3%;降水量是台湾省的主要贡献因子,平均贡献度为71.7%;城市化贡献度最大的城市为上海,平均贡献度为26.5%。

  • 气候与水文
    黄鑫, 焦黎, 马晓飞, 王勇辉, 阿尔曼·阿布拉
    干旱区地理. 2023, 46(7): 1039-1051. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.511

    选取1960—2020年中亚126个气象站点逐日降水数据,基于RClimDex模型计算中亚8种极端降水指数,利用线性回归分析、Mann-Kendall法分析、相关性分析、小波变换和重标极差(R/S)分析,探究中亚极端降水事件特征。结果表明:(1)近60 a中亚极端降水事件频率和强度均明显增加,表征降水强度(SDII)变化倾向率为0.02 mm·d-1·(10a)-1。极端降水量指数中,强降水量(R95p)、单日最大降水量(Rx1day)、连续5 d最大降水量(Rx5day)、年总降水量(PRCPTOT)的变化倾向率分别为1.93 mm·(10a)-1、0.24 mm·(10a)-1、0.66 mm·(10a)-1和0.73 mm·(10a)-1。在极端降水日指数中,中雨日数(R10)、持续干燥日数(CDD)、持续湿润日数(CWD)变化倾向率分别为0.02 d·(10a)-1、-0.65 d·(10a)-1和0.08 d·(10a)-1。极端降水存在明显的空间差异性和高海拔依赖性,高原和山区附近极端降水事件频发。中亚极端降水周期特征为多峰谱型,具有准5 a短周期振荡、6~9 a中周期振荡和10~15 a长周期振荡。(2)极端降水指数与年总降水量具有良好的相关性,CWD对年总降水的贡献最大;太平洋年代际振荡(PDO)和北大西洋年代际振荡(AMO)对极端降水事件具有明显正相关性。R/S分析表明该地区极端降水特征未来持续可能性较大。研究结果可为中亚极端气候预测、自然环境保护、防灾减灾工作等提供科学依据。

  • 生物与土壤
    蒋磊, 刘小龙, 郭帅, 何亮, 邢建磊, 郭俊杰
    干旱区地理. 2023, 46(11): 1858-1867. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.073

    新疆南疆(简称南疆)的土地资源利用潜力巨大,是我国重要的后备耕地资源供给区,开展土壤盐渍化易发性评价,对于南疆增水增地选区与土地分区分类治理具有重要参考意义。以南疆塔里木灌区为研究对象,基于地下水溶解性固体总量(TDS)、地下水埋深、土壤质地、地貌类型、土地利用类型、土壤含盐量等实地调查数据,采用数据驱动方式的证据权进行土壤盐渍化单因素空间相关性分析,并通过Logistic回归模型进行多因素综合定量评价土壤盐渍化易发性。结果表明:(1) 高的地下水TDS、浅的地下水埋深、细颗粒的土壤质地以及地貌类型中的冲(湖)积平原、土地利用类型中的草地与高土壤含盐量地区表现出较高的正空间相关性。(2) 灌区冲积平原内的古河道,湖积平原内的古湖沼等槽型、封闭洼地是土壤盐渍化高易发区,面积约29 km2,占灌区总面积的1.3%;灌区农田周边的弃耕地为土壤盐渍化中易发区,面积约453 km2,占灌区总面积的20.5%;灌区周边广阔的沙漠及水域为土壤盐渍化低易发区,面积约1726 km2,占灌区总面积的78.2%。(3) 综合模型评价置信度结果及野外实地调查现状表明,Logistic回归模型综合定量评价土壤盐渍化易发性的结果准确可靠,为土壤盐渍化易发性评价提供了新思路,也为南疆地区土壤盐渍化防治和后备耕地资源选区提供了科学依据。

  • 地表过程研究
    陈谢扬, 李同昇, 朱小青, 徐博, 朱炳臣, 李炬霖
    干旱区地理. 2023, 46(11): 1813-1825. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.091

    将生态敏感性实际调查结果与观测解译结果进行对比验证并进行修正,对提升生态敏感性评估的准确性和科学性具有重要的理论与实践意义。基于遥感解译和气候观测数据,构建土地沙漠化敏感性评价指标体系,评价陕西省土地沙漠化敏感性,结合陕西省第五次荒漠化和沙化实际调查结果,对比验证敏感性评价结果,分析实际调查与观测解译结果间的差异,并对土地沙漠化敏感性观测解译评价结果进行修正。结果表明:(1) 观测解译结果显示陕西省土地沙漠化敏感性空间差异显著,极敏感区主要位于陕西省榆林市、延安市和渭南市。(2) 实测调查结果显示第五次荒漠化和沙化调查中土地沙漠化区主要分布于榆林市北部长城沿线地区。(3) 差异特点表明92.5%的实际调查结果土地沙漠化区域与土地沙漠化敏感性观测解译评价结果存在空间上的重叠,但只有71.8%的观测解译极敏感区与实际调查土地沙漠化区域间存在空间重叠。(4) 造成差异的原因在于数据来源误差、模型构建误差以及指标赋值误差3个方面。(5) 修正后的陕西省土地沙漠化敏感性评价结果显示极敏感区域主要位于陕西省榆林市、延安市北部和渭南市大荔县,较基于观测解译的评价结果增加面积110.41 km2。针对差异原因和特点,可以针对性的完善生态敏感性评价体系和分析框架。

  • 气候与水文
    王小丽, 周凌翔, 王秀东, 何颖
    干旱区地理. 2024, 47(5): 810-819. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.519

    基于Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像和数字高程模型(DEM)数据,结合比值阈值法与目视解译提取了1990—2020年波曲流域冰川边界,同时利用归一化水体指数与目视解译提取波曲流域冰湖数据,分析近30 a波曲流域冰川冰湖空间分布与变化特征以及母冰川-冰湖相对位置变化关系,探究波曲流域冰川冰湖协同演化及其与气候变化的响应关系。结果表明:(1) 1990—2020年波曲流域冰川加速退缩,尤其是近10 a来冰川加速退缩趋势更为显著;波曲流域冰川主要分布在海拔5500~6100 m范围内,规模上看,大规模(≥10 km2)冰川数量保持稳定,小规模(≤0.5 km2)冰川数量呈增加趋势。(2) 近30 a波曲流域冰湖数量、面积均不断增加,冰湖面积扩张率为74.24%;冰湖主要分布在海拔4900~5300 m之间,大冰湖(≥0.07 km2)面积不断扩张;小冰湖(≤0.03 km2)数量增加显著。(3) 与母冰川相连冰湖是最重要的冰湖扩张类型,该类型冰湖面积增长量占总冰湖增量的72.08%。(4) 近30 a波曲流域气温缓慢上升,降水量总体略微下降。气温上升和降水量下降是造成冰川退缩重要因素,同时冰川融水促进冰湖扩张。通过波曲流域冰川-冰湖分布面积、变化特征及其协同演化关系的探究为流域冰川面积变化趋势和冰湖溃决灾害的预测及防治提供数据支撑。

  • 生态与环境
    周成, 赵亚玲, 张旭红, 周霖, 任敏敏
    干旱区地理. 2023, 46(9): 1514-1523. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.633

    提升城市生态韧性和生态效率,促进二者间协同发展是实现黄河流域生态治理的重要目标。以黄河流域57个城市为研究靶区,运用加权求和法、SBM模型研究了2009—2018年黄河流域生态韧性与效率时空演化特征,并运用耦合协调模型分析了流域城市生态韧性与效率的协调发展关系。结果表明:(1) 2009—2018年,黄河流域城市生态韧性总体上处于波动下降态势,面临较大的生态威胁和环保压力。西安市、郑州市和济南市3个省会城市生态韧性较高,而固原市、定西市、海东市、吕梁市等城市韧性较低。(2) 黄河流域城市生态效率呈先降后升高的“U”形演化特征。定西市、陇南市、庆阳市、鄂尔多斯市、固原市和洛阳市为生态效率高等类型,生态效率低等类型主要位于中、下游的山西省、河南省和山东省内的城市。(3) 生态韧性与效率协调关系与生态效率子系统相似,由不断下滑转向逐步回升。良好协调、中度协调型城市数量有所增加,勉强协调型城市有所减少,黄河流域城市生态韧性与效率协调发展势头显现,但短期内经济发展与环境保护间的矛盾仍较突出。研究结果可为黄河流域城市生态政策制定、生态韧性和效率提高提供理论参考。

  • 生物与土壤
    魏慧敏, 贾科利, 张旭, 张俊华
    干旱区地理. 2023, 46(1): 103-114. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.277

    快速获取区域土壤盐渍化程度信息,对于盐渍化治理与生态环境保护具有重要意义。以银川平原为研究区,以盐分影响因子和盐分指数分别作为输入参数,建立支持向量机(SVM),BP神经网络(BPNN)和贝叶斯神经网络(BNN)3种土壤盐分预测模型,选取最佳模型进行研究区不同深度的土壤盐渍化预测。结果表明:(1) 0~20 cm土壤盐分预测模型中基于影响因子变量组的BNN模型效果最佳,决定系数(R2)为0.618,均方根误差(RMSE)为2.986;20~40 cm土壤盐分预测模型中基于盐分指数变量组的BNN模型效果最佳,R2为0.651,RMSE为1.947;综合对比下,BNN模型的预测效果最好,可用于研究区土壤盐渍化预测。(2) 银川平原主要是以非盐渍化和轻度盐渍化为主,0~20 cm土壤重度盐渍化及盐土共占总面积的11.59%,20~40 cm土壤重度盐渍化及盐土共占总面积的7.04%,20~40 cm土壤盐渍化程度较0~20 cm土壤盐渍化轻。

  • 地表过程与生态环境
    董建红, 张志斌, 刘奔腾, 张新红
    干旱区地理. 2023, 46(4): 515-526. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.242

    基于土地“三生”功能视角,采用生态环境质量指数测度2000—2020年西北地区土地利用转型的生态环境效应,并且综合运用热点分析工具、地理探测器等方法探讨生态环境质量的演变特征与分异机制。结果表明:(1)西北地区“三生”空间地域分异显著;“三生”空间结构演化呈生产、生活空间增加,生态空间缩减的变化趋势。(2)生态环境质量指数从2000年的0.22720升至2010年的0.22724后降至2020年的0.22699,生态环境质量整体保持相对稳定。(3)生态环境质量空间上呈“东南较高、西北次之,中部较低”的格局特征,生态环境质量格局演化的冷、热点区主要聚集于东南和西北部,与区域内人口、产业的空间分布具有趋同性。(4)生态用地结构、归一化植被指数和人类活动是生态环境质量空间分异的主导因素,自然因子内部以及自然因子与社会经济因子的交互协同作用共同影响了区域生态环境质量的空间分异效果。

  • 气候与水文
    卢冬燕, 朱秀芳, 刘婷婷, 张世喆
    干旱区地理. 2023, 46(8): 1227-1237. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.546

    全球变暖造成区域降水模式与蒸散量的改变,从而导致干旱特征变化,分析未来气象干旱对气候变暖的响应特点可以为全球变暖背景下干旱的预防和应对提供决策依据。利用第六次国际耦合模式比较计划的18个气候模式数据计算了标准化降水蒸散指数,基于游程理论识别干旱事件并提取了历史基准期及全球2 ℃温升情景下中国的4个干旱特征指标(干旱频次、平均干旱历时、平均干旱强度和平均干旱峰值),进而分析了2 ℃温升情景下中国及其7个自然地区的气象干旱特征变化情况。结果表明:干旱频次在东部季风区呈南高北低的特点,平均干旱历时、平均干旱强度和平均干旱峰值呈西北高、东南低的特点。在2 ℃温升情景下,干旱频次、平均干旱历时、平均干旱强度和平均干旱峰值的全国均值分别为1.72次·a-1、2.46个月、1.37和1.70,相比历史基准期分别增加了0.17次·a-1、0.27个月、0.14和0.25。干旱频次、平均干旱强度和平均干旱峰值的均值在各地区均增加,平均干旱历时的均值仅在东北湿润半湿润温带地区表现为减小,4个干旱特征指标增加值最大的地区均为西北荒漠地区。

  • 气候与水文
    张齐飞, 陈亚宁, 孙从建, 向燕芸, 郝海超
    干旱区地理. 2024, 47(1): 1-14. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.247

    绿洲是干旱、半干旱地区最具生态敏感性和独特性的景观类型,是维系人类生存和社会经济发展的重要区域。然而,在气候变化与人类活动双重影响下,干旱区水资源及其绿洲生境正发生剧烈变化。基于2000—2020年MODIS、GRACE卫星数据、土地利用数据和气象观测资料,通过计算植被覆盖度,估算植被初级生产力(NPP)和遥感生态指数(RSEI),系统分析了过去20 a塔里木河(简称塔河)流域陆地水储量和绿洲的动态变化并完成了绿洲区生态安全评估。结果表明:(1) 2002—2020年塔河流域陆地水储量以0.27 mm·月-1的速率减少,空间上塔河流域陆地水储量在北部和西部区域显著减少,而在南部区域显著增加。(2) 2000—2020年塔河流域绿洲面积显著增加,面积增加6.49%(0.42×104 km2)。塔河流域整体生态环境呈转好趋势,生态等级由较差级别转为中等级别,生态改善区占总流域面积的69%,而生态退化区面积不足5%。塔河流域归一化植被指数(NDVI)由2000年的0.13增至2020年的0.16,近20 a植被覆盖度增加36.79%,NPP增加31.55%。(3) 气温升高和降水增多的同时伴随下游河川径流增加,这进一步加剧了塔河流域陆地水资源储量的时空差异性,但人类活动仍是绿洲显著扩张最根本的原因。

  • 植物生态
    高晓宇, 郝海超, 张雪琪, 陈亚宁
    干旱区地理. 2023, 46(7): 1111-1120. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.545

    水分利用效率(WUE)通过联系陆地生态系统碳水循环过程,成为理解植被生态系统对气候变化响应的一个重要指标。结合1990—2020年的遥感影像与再分析数据产品,基于光能利用效率(CASA)模型反演净初级生产力(NPP)和实际蒸散发(ET)系统分析了1990—2020年新疆植被WUE的时空变化规律,讨论并探究了影响植被WUE变化的驱动力因子。结果表明:过去31 a新疆植被WUE整体呈下降趋势,但以2003年为转折点,转折点之前呈波动下降趋势,之后呈波动上升趋势。31 a来新疆植被WUE的空间格局没有发生明显变化,高值集中在平原区,特别是绿洲及荒漠-绿洲过渡带,低值集中在山区。通过分析发现,新疆植被WUE变化主要归因于降水、蒸散发及水汽压等气候因子影响。研究结果对于筛选出结构合理、节水性强、生产力高的人工和天然植被结构类型,实现干旱和半干旱地区植被建设的可持续发展具有参考价值,特别是对新疆生态系统安全与农牧业可持续发展具有现实意义。

  • 生态与环境
    孙宇, 刘维忠, 盛洋
    干旱区地理. 2023, 46(12): 2017-2028. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.155

    以新疆干旱区14个地州为例,基于压力-状态-响应(PSR)模型构建评价指标体系,运用熵权法计算指标权重,采用综合评价法和核密度分析14个地州压力-状态-响应韧性的时空分布特征,借助地理探测器对新疆水资源经济生态韧性的主要影响因子及因子交互作用进行探测。结果表明:(1) 2010—2020年新疆各地州压力韧性评价指数多数呈现下降的趋势,其中克孜勒苏柯尔克孜自治州的压力韧性水平由高度韧性降为中等韧性。状态韧性、响应韧性、综合韧性均呈现不断增强的趋势,韧性水平也有所提升。(2) 2010—2020年新疆各地州压力-状态-响应韧性核密度空间上呈现高低交错分布的格局,且西南部高于东北部。从3个维度来看,压力韧性核密度高值区由西南部向中部蔓延,分布较集聚;状态韧性和响应韧性核密度高值区由北部向南部蔓延,分布较分散。2020年,区域内综合韧性、状态韧性、响应韧性核密度差异呈不断缩小的趋势,压力韧性核密度空间差异较显著。(3) 产业结构、人均GDP、生态自净能力影响因子对水资源经济生态韧性的影响力有所增强,人为灾害等因素有所减弱。产业结构、生态自净能力、社会消费品零售额等影响因子的交互作用强于单因素对系统韧性的影响力,各影响因子两两之间的交互作用中非线性增强关系数量大于双因子增强数量。

  • 气候与水文
    张静, 保广裕, 刘玮, 杨春华, 燕振宁, 代青措, 傅永超
    干旱区地理. 2024, 47(1): 28-37. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.283

    利用2012年1月至2021年12月青海省50个国家气象站和39个公路沿线交通气象站地面气象观测中的逐日降水量数据、地理信息数据、社会经济数据,在分析公路沿线暴雨洪涝发生发展规律、时空分布特征和不同强度降雨日数空间分布特征的基础上,采用层次分析法、自然断点法等方法对暴雨洪涝致灾因子风险指数、孕灾环境风险指数、承灾体风险指数、防灾减灾能力风险指数及风险综合指数空间特征进行了总结,并运用公路沿线暴雨洪涝灾害风险的孕灾环境、气象风险及防灾减灾能力等因子,构建了公路沿线暴雨洪涝灾害风险模型。结果表明:(1) 青海省公路沿线不同强度降雨日数空间分布总体呈由东南向西北递减,致灾因子危险性最高风险区至次高风险区路段包括国道G315线的西宁-天峻路段和G227线的西宁-峨堡岭等路段。(2) 暴雨洪涝孕灾环境脆弱性风险自东南、东北向西逐渐降低,孕灾环境脆弱性风险较高的路段包括国道G227线的祁连路段和G214线的共和-囊谦等路段。(3) 承灾体暴露性的最高风险区主要集中在国道G109线的民和-共和路段和G227线的西宁-峨堡岭等路段。(4) 防灾减灾能力较高的区域主要分布在青海省西宁、海东、海北东部和海西西部等路段。(5) 青海省公路沿线暴雨洪涝灾害风险模型等级划分为暴雨洪涝最低风险(1级)、次低风险(2级)、中等风险(3级)、次高风险(4级)和最高风险(5级)。该风险模型可在气象灾害风险管理业务中进行应用,为地方交通运输部门防灾减灾救灾工作提供科学依据。

  • 气候与水文
    田昊玮, 陈伏龙, 龙爱华, 刘静, 海洋
    干旱区地理. 2023, 46(9): 1432-1442. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.555

    冰川径流是西北干旱区径流的主要组成部分,研究未来气候变化对冰川径流的影响对西北干旱区径流至关重要。以博尔塔拉河上游源流区为研究区,构建嵌入冰川模块的SWAT模型,模拟温泉水文站1972—2018年月径流过程,并在此基础上研究了气候变化情景下(RCP4.5和RCP8.5)未来(2020—2050年)气候变化对冰川径流的影响。结果表明:SWAT模型能够很好地模拟源流区径流变化过程,在整个模拟期间,径流数据的纳什系数(NSE)为0.82,偏差百分比(PBIAS)为-3.22%,均方根误差与实测值标准差的比值(RSR)为0.42,决定性系数(R2)为0.84,模型性能评定为优。根据CMIP5气候模式2种情景的模拟结果,2种情景模拟未来总径流都呈现出增加趋势,分别将以0.31×108 m3·(10a)-1和0.40×108 m3·(10a)-1的速度继续增加,冰川径流占比较历史时期的27.61%分别提升了4.84%和9.38%。冰川径流增加是径流量增加的主要原因。通过相关性分析发现,随着气温的升高,冰川消融时间提前,冰川消融加速,冰川积累时间减少,导致冰川面积进一步的缩减。研究结果可为博河地区水文资料历史变化、未来演变趋势和预防气候变化带来的潜在风险提供依据。

  • 气候与水文
    王岱, 崔洋, 王素艳, 张雯
    干旱区地理. 2024, 47(5): 785-797. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.514

    利用1961—2020年宁夏20个国家气象站气象观测资料,结合近40 a宁夏社会经济统计数据,建立宁夏干旱过程事件指标,并基于灾害风险评估理论建立宁夏年代际干旱灾害风险评估模型,分析宁夏干旱事件和主要农作物干旱灾害风险的年代际变化特征和区域差异性,并探讨造成区域农作物年代际风险变化的可能影响因素。结果表明:(1) 近60 a宁夏干旱事件的累积效应、持续时间以及强度指标具有明显的年代际变化特征,宁夏中北部和南部山区分别在1980年和2010年前后出现趋势和均值的突变;干旱事件指标及致灾危险性指标大值区空间范围均呈现出增加-减少-增加-减少的变化特征。(2) 20世纪80年代以来,宁夏不同地区玉米干旱灾害风险等级依次为引黄灌区>中部干旱带>南部山区,受玉米种植面积不断扩大和国内生产总值(GDP)持续增加影响,在中南部地区其干旱风险呈逐年代际增大趋势;小麦干旱灾害风险增加幅度为中部干旱带>南部山区>引黄灌区,致灾危险性、小麦种植面积及GDP等级较高是2010s中部干旱带部分地区干旱风险增大的主要原因。(3) 面对未来宁夏中南部地区水资源短缺和灌溉用水不足的挑战,建议通过提高人工增雨能力、开发种植品种、退耕或移民等措施,减少干旱致灾危险性、孕灾环境脆弱性和承灾体暴露度,从而降低当地玉米和小麦的干旱灾害风险等级。研究结果可为地方科学规划农业生产、高效利用水资源、抗旱救灾等提供科学理论依据,促进宁夏黄河流域生态保护和高质量发展先行区建设。

  • 第三次新疆综合科学考察
    李雅倩, 杨建华, 夏皓斌, 武建军
    干旱区地理. 2024, 47(5): 741-752. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.480

    伊犁河流域横跨中哈两国,生态环境脆弱,深化对全流域植被变化的认识对于该地区生态可持续发展具有重要意义。基于MODIS的增强型植被指数(EVI)数据,深入研究了2000—2022年整个伊犁河流域植被的时空变化特征,并对比了中国境内外伊犁河流域、不同植被类型、不同高程间植被变化的差异。结果表明:(1) 2000年以来伊犁河流域植被总体呈现改善趋势,尤其是哈萨克斯坦境内的植被,然而中国境内植被有退化趋势。植被退化区域的高程集中在1000~3000 m之间;草地和耕地以改善为主,林地则相反。(2) 过去20 a间,伊犁河流域植被总体波动较小,但中国境内流域植被的波动性较大。与林地和耕地相比,草地的波动性更大。高程在2500~3000 m区域内的植被波动小。(3) 未来伊犁河流域植被状况以持续改善为主,持续改善面积约占全流域面积的52%。草地持续改善的面积占比高于耕地和林地。高程低于1000 m和高于3000 m区域的植被以持续改善为主。研究结果将有助于加深对伊犁河流域植被变化特征的理解,为流域生态环境保护提供科学参考。

  • 生物与土壤
    成龙, 吴波, 贾晓红, 殷婕, 费兵强, 张令光, 岳艳鹏, 孙迎涛, 李佳
    干旱区地理. 2024, 47(4): 648-661. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.276

    水分是制约半干旱区沙地植物生长发育和生态建设的关键非生物因子。于2008—2010年和2018—2021年生长季(4—10月)对毛乌素沙地流动、半固定和固定沙地0~100 cm深土壤水分进行了连续观测,系统分析了不同固定程度沙地土壤水分动态变化规律及其对降雨的响应。结果表明:(1) 受降雨季节变化的影响,流动、半固定和固定沙地不同深度土壤水分季节变化一般呈∽型或双峰型,10 cm和30 cm深土壤水分含量波动较大,60 cm和100 cm深土壤水分含量波动较小。(2) 3种固定程度沙地生长季土壤水分动态差异明显,总体来看,流动沙地土壤水分状况最好,且土壤水分含量变化相对平缓,固定沙地土壤水分状况最差,且土壤水分含量变化最为剧烈,半固定沙地居于二者之间;固定沙地10~30 cm深土壤水分状况好于半固定沙地和流动沙地,30~100 cm深土壤水分状况则相反。(3) 降雨格局是形成土壤水分时空格局的主要原因,随降雨事件降雨量增加,降雨的入渗深度逐渐增加;但是固定沙地土壤水分的深层补充需较强的降雨和较长的时间。生长季降雨事件以小降雨事件为主,表层土壤水分波动更剧烈。生长季初期降雨较少且以小降雨事件为主,10 cm以下土壤水分补充困难,土壤水分状况较差。流动沙地和半固定沙地10~30 cm深土壤水分状况好于30~100 cm深土壤,而固定沙地土壤水分状况则相反。研究结果可为半干旱区沙化土地近自然植被恢复与固沙植被稳定性维持提供科学依据。

  • 区域发展
    党小虎, 邓铭江, 李鹏, 曹小曙, 隋博洋, 时鹏, 张甜, 艾泽民
    干旱区地理. 2023, 46(8): 1355-1365. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.562

    在黄河流域生态保护和高质量发展以及新时代推进西部大开发形成新格局的战略背景下,地跨黄河流域和内流河流域的西北“水三线”,如何顺应生态本底、资源禀赋和经济社会发展水平,落实2个重大战略,因地制宜构建区域特色的生态经济体系框架及协调发展模式,是当前亟待解决的重大问题。基于已有的生态经济理论成果,遵循“绿水青山就是金山银山”发展理念和“人与自然和谐共生”的系统理念,构建西北“水三线”生态经济体系概念框架,识别体系子系统之间的相互作用关系与作用路径,基于核心理论和基础评价,提出适应西北“水三线”生态经济系的四大发展模式和四大生态经济枢纽区建设,进行生态农业建设布局与农业发展模式总结,明确生态经济枢纽区的城乡统筹发展基本路径。研究认为西北“水三线”生态经济体系概念框架可为建设西北内陆型生态经济枢纽区及其核心模式、实现区域生态-经济协调发展提供关键理论支撑。

  • 生态与环境
    袁宏伟, 蔡俊, 章磊
    干旱区地理. 2023, 46(6): 934-948. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.282

    基于1995—2020年多源空间数据,通过InVEST模型与人类足迹指数法,探究国家重点生态功能区生境质量与人类活动时空分布特征,进一步采用双变量局部自相关与空间杜宾模型测度两者空间依赖性与空间效应。结果表明:(1) 25 a间研究区生境质量逐年下降,总体上呈“西部由南向北递减、东部交错分布”的格局。(2) 25 a间人类活动强度与广度均不断加深,高低值分布以“胡焕庸线”为界。(3) 人类活动与生境质量有明显的空间依赖性,LISA聚类图表明高-高、高-低、低-高集聚类型下生态区数量分别为15、5、5,无低-低集聚区。(4) 不同自然-社会背景下,典型人类活动对生境质量影响的空间效应方向不同,但都有显著的空间溢出效应。具体表现为:高-高集聚区内人口与GDP分布总效应为正,贡献度以人口分布为主;高-低集聚区内人口与GDP分布仍以正向的空间溢出效应为主,但GDP贡献最高;低-高集聚区人口分布影响效应为负,GDP仍是以高贡献的正向空间溢出效应为主;无论何种集聚区,交通道路都是以负向的空间溢出效应为主。较科学地评估了国家重点生态功能区生态环境与人类活动的发展现状,丰富了研究的方法与思路;数理分析基础上的相关性探讨,为研究区生态文明建设提供了政策依据。

  • 生物与土壤
    石聪, 陈礼瀚, 张怡菲, 何帅, 谢海霞
    干旱区地理. 2023, 46(8): 1314-1323. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.008

    以第三师小海子灌区为研究对象,于2021年4月分层采集土壤样品324份,测定总盐、8大离子和pH值,采用描述性统计、显著性检验与空间插值等方法分析灌区土壤盐分含量以及分布规律。结果表明:(1)小海子灌区土壤受到不同程度盐渍化的危害,土壤总盐及各盐基离子在空间上分布极不均匀,盐分分布大体呈现出西南低、东北高的规律,土壤盐渍化危害最严重的区域为51团和53团。(2)研究区以氯化物硫酸盐盐化土壤为主,分布在51团、44团大部分区域以及50团、53团的部分区域;44团、50团及51团交界处分布有硫酸盐盐化土壤,49团大部分区域为氯化物盐化土壤。(3)研究区表层分布面积最广的为中度盐渍化土壤,其次为轻度盐渍化土壤;重度盐渍化土壤集中分布于51团、44团中部和50团与53团交界处。20~40 cm土层分布面积最大的为轻度盐渍化土壤,其次为中度盐渍化和非盐渍化土壤。研究结果通过明确区域内土壤盐分特征、盐分类型和盐渍化程度,为今后通过不断完善当地灌溉排水管理体系,有针对性地治理土壤盐渍化提供理论依据和数据支撑。

  • 生态与环境
    陈超超, 马丁丑, 陈强强
    干旱区地理. 2023, 46(12): 2042-2051. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.245

    协调好湟水流域产业结构升级与生态保护的关系,对推动黄河流域高质量发展、祁连山生态屏障建设及区域可持续发展意义重大。基于湟水流域西宁段7县区2010—2021年面板数据,运用Super-Undesirable SBM模型和扩展的耦合协调模型对产业结构升级、生态效率提升及两系统耦合协调水平进行测算评价,并借助坐标分类法对路径进行识别。结果表明:(1) 样本区产业结构升级与生态效率提升水平区域差异显著,且呈现出“中心凸出、两边薄弱”的空间分布。(2) 样本区内各县区整体耦合协调水平不高,区域差异显著,且大部分处于过渡耦合阶段,弹性较弱。(3) 产业结构升级固化是该区域耦合协调水平较低的主要制约;耦合路径发展中应重点关注“双低”类型区域,同时避免陷入“低水平协调”陷阱。最后从内部突破资源约束与外部实现制度均衡分配2个维度提出相关发展建议。研究结果可为实现湟水流域西宁段高质量发展提供参考。

  • 区域发展
    程静,王鹏,陈红翔,韩永贵
    干旱区地理. 2023, 46(3): 481-491. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.345

    生境质量是关乎人类福祉和区域可持续发展的重要基础,对保护生物多样性、提升生态系统服务功能以及构建区域生态安全格局具有重要意义。基于2000—2020年3期土地利用数据,综合应用InVEST模型、地形位指数、地理探测器及空间统计分析等方法,对渭河流域生境质量空间分布特征及其地形梯度效应与影响因素进行综合分析。结果表明:(1) 2000—2020年渭河流域生境质量指数呈逐年增加态势,由0.607增长至0.624,增长幅度为2.463%,空间上呈现出两极化分布格局,低等和高等生境质量面积持续增加,而中等和良好生境质量面积有所下降。(2) 渭河流域生境质量空间分布受地形因素影响较大,具有显著的地形梯度效应,低等生境质量在低地形梯度上分布广泛,分布指数最高,而高等生境质量在高地形梯度上占据主导优势。(3) 土地利用类型是渭河流域生境质量空间分异的主要影响因素,且任意2个因子对生境质量空间分异的交互作用均大于单个驱动因子的作用,土地利用类型与降雨量、气温、海拔、归一化植被指数的交互决定力均大于0.6。研究结果可为渭河流域可持续发展以及生态保护与高质量发展提供科学的理论支撑与决策支持。

  • 土地利用与农业发展
    王新友,王玉娇
    干旱区地理. 2023, 46(5): 804-813. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.417

    基于Web of Science(SCI)和知网(CNKI)数据库中以耕地撂荒为研究主题的文献数据,借助CiteSpace软件对1990—2021年耕地撂荒领域的研究论文进行数据挖掘和定量分析(数据更新时间为2022年3月20日),对国内外耕地撂荒领域的论文数量、引文数量、主要作者、相关学术期刊和关键词进行系统梳理和对比研究,进而探讨中国耕地撂荒未来的研究方向。结果表明:(1) 在过去近32 a,关于耕地撂荒的论文数量有所增加,国内外学者对耕地撂荒的关注不尽相同,国内外耕地撂荒研究发展历程存在差异,各阶段的研究重点不尽相同。(2) 耕地撂荒、撂荒地、土地利用、景观、碳汇、土壤退化是近年来耕地撂荒领域的高频关键词。(3) 国内耕地撂荒领域的研究热点主要集中在耕地撂荒的形成原因、影响因素等研究方向,国外的研究更多是研究群落多样性和农田景观动态等方面。(4) 国内外学者的研究大多集中于小尺度上耕地撂荒的成因、机制、影响、建议等方面,在大尺度上的研究较少,就遥感、大数据、网络数据模拟、动态监测等方面的研究仍然缺乏。本研究建议以后的研究应基于全球视野,进一步系统深入地探索耕地撂荒内容、成因、演变机理和影响,同时充分利用人工智能技术检测和获取耕地撂荒的时空动态,尝试林草一体化高质量发展等农业模式,以便为治理撂荒制定合理、有效的措施。

  • 水文与水资源
    刘景明, 丁建丽, 包青岭, 张子鹏, 姜磊鹏, 曲艺
    干旱区地理. 2023, 46(2): 201-210. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.228

    地下水对于调节干旱区水循环和生态系统具有重要意义,认识和管理地下水资源是防止河流基流减少,地面沉降和水质退化的关键。通过分析艾比湖流域地下水水化学参数和氢氧稳定同位素特征,结合线性回归、双端元混合模型和GIS空间分析等方法,探讨不同区域地下水补给来源和水化学组分动态变化。结果表明:(1) 博尔塔拉河(简称博河)和精河中下游区域氢氧同位素(δ2H与δ18O)值最大,艾比湖周边区域次之,博河上游区域最小,流域地下水存在不同的循环过程。(2) 地下水氘盈余(d-excess)和水化学特征反映了地下水不同的补给机制和影响因素,博河上游区域地下水主要受冰川积雪融水补给;博河和精河中下游地下水主要来源为地表水和降水,同时受岩层性质、农田开发和灌溉措施影响较大;艾比湖周边地下水主要来源于冰雪融水和降水。中下游区域和河湖交汇区地下水是防控和治理的重点区域。(3) 地下水流动系统Ⅰ的电导率(Electrical conductance,EC)在210.00~2500.00 μS·cm-1之间,d-excess在6.47‰~9.70‰之间;流动系统ⅡEC在141.60~5260.00 μS·cm-1之间,d-excess在9.61‰~17.45‰之间,地下含水层存在不同的水力联系。研究结果对艾比湖流域地下水氢氧同位素和水化学驱动机制的探讨,可以为流域地下水资源的合理利用及科学开发提供一定的理论参考依据。

  • 地表过程研究
    付光祥, 何清, 王勇辉, 马明杰, 阴璐璐, 张乾
    干旱区地理. 2024, 47(1): 68-80. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.445

    塔克拉玛干沙漠南缘属于荒漠-绿洲生态过渡区,地表性质时空变化较大,下垫面性质和水热特征均较特别,所以开展该地区微气象要素特征研究对区域未来气候变化的认知具有重要意义。利用青藏高原北侧陆-气相互作用观测站2022年实测气象要素数据,分析了塔克拉玛干沙漠南缘生态过渡区风、温、湿廓线结构、辐射通量及能量交换特征。结果表明:(1) 塔克拉玛干沙漠南缘各季节风速、温度、比湿均随高度上升发生明显变化,其中在温度和比湿廓线中出现了逆温和逆湿现象,逆温层和逆湿层高度均达到了30 m,最大平均风速发生在春季,为6.23 m·s-1,最大平均温度和比湿均在夏季,分别为28.93 ℃与6.36 g·kg-1。(2) 四季地表辐射平衡以正值为主,各辐射分量峰值大小及出现时间存在差异,其中向下短波辐射受到沙尘天气影响,表现为春季>秋季>夏季>冬季;地表反照率与太阳高度角和土壤湿度呈负相关,其年均值为0.326,12月最大,8月最小,分别为0.366与0.297。(3) 感热、土壤热通量及净辐射四季变化明显,潜热变化平稳,以0 W·m-2为中心上下波动,能量消耗以感热为主;四季能量闭合率分别为76%、82%、53%与48%,表现为夏季>春季>秋季>冬季。(4) 有效能量四季变化明显,白天为正值,地面为热源,表明地面向大气输送热量,夜间则相反,表现为春季>夏季>秋季>冬季。研究结果可为未来塔克拉玛干沙漠南缘陆面过程参数化提供科学依据,进而提升对该地区陆面过程的认识。

  • 气候与水文
    刘耀龙,何冰晶,张华明,王军
    干旱区地理. 2023, 46(5): 711-718. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.443

    近年来,全球减轻灾害风险战略对广布型灾害风险的认知以及地方尺度上持续优先管控密集型灾害风险的效能引发了学术界和应急管理利益相关者对灾害风险管理理论与实践的争议。通过分析山西省1983—2019年历史气象灾害特征,提出运用混合损失超越曲线(HLEC)估算中国省域气象灾害年均农业经济损失(AAL) 和典型重现期情景下的最大农业经济损失(OEP),全面准确地反映气象灾害农业风险水平。结果表明:(1) 山西省气象灾害AAL达22.22×108元,单次灾害OEP超过0.15×108元,即全省全年和受损县区单次“灾害防治及应急管理支出”储备分别不低于22.22×108元和0.15×108元。(2) HLEC在省域尺度上的灾害风险评估有效,在地级市和县区尺度上的适用性和有效率接近60%。(3) 山西省97%以上的历史气象灾害为广布型灾害,造成超过95%的农业受灾面积和农业经济损失,相应的AAL和OEP占比均超过85%,广布型灾害风险是省域减轻灾害风险和灾害风险管理的重点。籍此,本研究初步证实了地方或基层减轻广布型灾害风险的必要性(为什么管),讨论了传统应急管控广布型灾害风险不足的原因(不敢管、管不了和不想管),提出了及时应对广布型灾害风险和避免其累积带来社会经济影响的意义(如永久脱贫、高质量城市化、可持续发展),拟为各级政府和应急管理部门制定减轻灾害风险和灾害风险管理策略提供正确方向,为提高城市、社区和家庭的灾害韧性提供决策参考。

  • 区域发展
    朱磊, 李燕楠, 胡静, 田小波, 徐佳慧, 卿琪
    干旱区地理. 2023, 46(4): 625-635. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.278

    中国研学实践基地是我国研学旅游的重要载体。综合运用地理空间分析方法系统探究其不同空间尺度下的空间分布规律及其影响因素。结果表明:(1)从全国尺度来看,研学基地整体上呈现出“东北—西南”的空间分布态势,不同类型均表现出显著的集聚特征,主要形成了以京津冀和长三角为核心的高密度区。(2)从区域尺度来看,研学基地在三大地带间呈现出“东西多、中部少”态势,在八大区域间呈现出从沿海地区到长江中下游再到西北内陆地区递减的分布规律。(3)从省域尺度来看,研学基地分布具有明显空间自相关特征,热点区呈现“L”型带状分布,冷点区呈现“V”型片状分布格局。(4)从市域尺度来看,研学基地集中分布在我国的Ⅰ型和Ⅱ型大城市,热点区集中在我国的长三角和京津冀都市圈周围。(5)区域经济发展水平、潜在客源市场、旅游产业规模和政策支持力度对研学基地空间分布具有重要影响,其中经济发展水平影响较大,且各因素影响强度呈现出一定的空间异质性。研究结果对优化我国研学基地的空间布局,助推研学旅游地的高质量发展具有参考意义。

  • 区域发展
    周凡,周冬梅,金银丽,马静,杨静,朱小燕,张军
    干旱区地理. 2023, 46(3): 471-480. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.337

    生态系统服务与人类可持续发展紧密相连,研究区域生态系统服务供需特征,了解其空间匹配状况是实现生态资源有效配置和推动区域生态安全的重要前提。基于多源数据,在InVEST模型、ArcGIS和GeoDA软件的支撑下,分析疏勒河流域产水服务、固碳服务、食物服务供需特征和空间匹配状况。结果表明:(1) 除产水服务外,疏勒河流域其他各项生态系统服务供给均大于需求,但不同区域和生态系统服务间存在差异。(2) 疏勒河流域综合服务供需比为0.063,不同生态系统服务的供需比由高到低依此为:固碳服务(0.1854)、食物服务(0.0078)和产水服务(-0.0043)。(3) 产水服务和固碳服务空间匹配类型都主要以低高型空间错位和高低型空间错位为主,食物服务空间匹配类型主要以低低型空间匹配为主,其中产水服务的空间匹配错位现象最严重。

  • 气候与水文
    成硕, 李艳忠, 星寅聪, 于志国, 王渊刚, 黄曼捷
    干旱区地理. 2023, 46(7): 1063-1072. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.631

    遥感降水产品为稀缺资料地区水文气象灾害机理与预警研究提供了重要的数据资料,但不同遥感降水产品的性能存在较大区域异质性。利用遥感降水产品开展水文气象相关的研究和应用前,需要对其性能进行综合评估。基于此,以稀缺资料的黄河源区为研究区,利用1983—2018年的观测降水数据(CMA)驱动并率定ABCD水文模型,并利用标准化径流指数(SRI),评估3套典型遥感降水产品(PERSIANN-CDR、CHIRPS v2.0、MSWEP v2.0)对水文干旱的模拟性能。利用游程理论识别水文干旱事件,阐明遥感降水对水文干旱特征的捕捉能力。结果表明:(1)3套遥感降水产品均能较好地捕获CMA多年均值的时空分布格局。CHIRPS产品的水文模拟性能(纳什效率系数NSE=0.72)高于其他2套产品。(2)CMA和降水产品模拟的4个尺度的SRI(SRI1、SRI3、SRI6和SRI12)均呈显著增加趋势(P<0.01),表明近36 a源区河川径流增加,水文干旱趋缓,但降水产品均高估了SRI,表明对黄河源区降水产品的偏差校正有待开展。基本统计指标方面,MSWEP产品计算的SRI与CMA的最为一致,性能最佳,但在年尺度(SRI12)上,PERSIANN表现最优。(3)3套产品均高估了SRI1和SRI3的干旱历时和烈度,MSWEP产品对SRI6的模拟性能最优,PERSIANN对SRI12的模拟性能最优。研究结果可为黄河源区水文干旱研究的降水产品数据的选择提供科学决策支持。

  • 生态与环境
    萨日盖, 包玉海, 窦银银, 董禹麟, 潘涛, 匡文慧
    干旱区地理. 2023, 46(6): 922-933. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.442

    内蒙古高原人类城乡开发建设活动监测及其对区域生态系统生产力影响的科学评估对于建设国家北方生态屏障具有重要的科学实践意义。基于遥感影像、土地利用数据、气象观测资料和其他辅助信息,综合应用动态度分析和邻域替代等方法,评估了2000—2020年内蒙古高原城乡开发建设的空间范围、扩张速度以及对生态系统生产力影响。结果表明:(1) 2020年内蒙古高原城乡开发建设用地面积为18206.49 km2,占土地总面积的1.46%。(2) 2000—2020年城乡建设扩张面积为7462.99 km2,59.76%源于工矿用地的扩张。城乡建设用地扩张主要占用自然和农田生态系统,其中城市用地和农村居民点以占用农田为主,工矿用地以占用草地和荒漠为主。(3) 2000—2020年内蒙古高原由于人类城乡开发建设活动导致的植被净初级生产力(Net primary productivity,NPP)损失达到143.51×104 tC,采矿开发导致的损失最多,占比由2000—2010年的60.72%增加到2010—2020年的73.91%。2010年以来,城乡开发建设占用农田导致的NPP损失有所缓解,然而草地NPP损失在加剧。(4) 毛乌素沙地、呼伦贝尔沙地、浑善达克沙地和科尔沁沙地的生态系统NPP损失主要由采矿开发导致。城镇人口、GDP增加以及相关政策引起城乡建设不断扩张,对生态系统NPP产生一定程度的影响。研究结果对内蒙古高原高质量城乡开发建设和生态文明建设具有重要参考价值。

  • 生态与环境
    田柳兰, 王珊珊, 毋兆鹏
    干旱区地理. 2023, 46(7): 1155-1165. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.473

    构建生态安全格局可促进区域生态发展,对于生态脆弱区的环境改善显得尤为重要。以乌鲁木齐市2000、2010年和2020年3期土地利用数据为基础,通过生态系统服务重要性和生态敏感性评价识别了生态源地,借助最小累积阻力(MCR)模型提取了生态廊道,利用电路理论确定了生态夹点,最终采用阻力阈值法构建了生态安全空间并明确了高警戒修复区。结果表明:(1)近20 a,生态源地面积呈增加趋势,共计445.63 km2,占比增加3.19%,新增生态源地主要分布于研究区西南和东部的乌鲁木齐县和达坂城区。(2)识别3期生态廊道总数分别为27条、30条和40条,总长度分别为870.42 km、1115.83 km和1277.12 km。(3)近20 a,研究区5个等级生态安全空间分布具有不均衡性。高生态安全空间集中分布于研究区东北部和西南部,较高生态安全空间集中分布于高生态安全空间外围,且相对集中于中部,二者空间分布呈持续扩张趋势。中等生态安全的空间分布呈西北—东南走向条带状,较低态安全空间集中分布于研究区西北部及东南部,低生态安全空间则主要集中分布于北部,且在南部有较少分布,三者空间分布皆呈不断减少趋势。(4)研究区生态夹点7个,高警戒修复区188.17 km2,修复后最大累积电流由值4.75 A降至3.82 A。

  • 气候变化与地表过程
    梁世川,乔华,吕东,贺强
    干旱区地理. 2023, 46(6): 880-888. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.458

    伊犁谷地滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等地质灾害频发,灾害形成的影响因素多样。基于伊犁谷地地质灾害数据库,利用频率比法、接受者操作特征曲线(Receiver operating characteristic curve,ROC)等统计分析方法,研究伊犁谷地地质灾害的分布特征,分析地质灾害发育的主控因素。结果表明:(1) 伊犁谷地地质灾害整体发育程度东部大于西部,集中在500~3500 m高程的中低山区。在时间上,主要集中在春夏融雪和降雨季节。(2) 地质灾害的发育受地层岩性、地质构造、地形地貌、降水等多因素影响,但不同类型地质灾害的主控因素不同,滑坡受地层岩性、高程、坡度、年降水量的影响最明显,崩塌主要为坡度、高程、距断层距离因素控制;地面塌陷明显受高程、距断层距离、降水量的影响,基本由地下采矿活动诱发;距断层距离和高程是泥石流发育的主控因素。

  • 生物与土壤
    朱磊, 王科, 丁一民, 孙振源, 孙伯颜
    干旱区地理. 2024, 47(5): 850-860. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.541

    及时准确地掌握灌区内作物种植分布对于灌溉水资源高效配置、农田精准管理具有重要指导意义。以宁夏青铜峡灌区为研究对象,利用多时相Sentinel-2卫星数据,通过水稻和玉米早期特征分析,提取关键的“水淹”信号和“植被”信号,构建时序归一化差异水体指数(MNDWI)和归一化植被指数(NDVI)特征值数据集,并通过样本分析关键特征阈值,构建水稻和玉米早期种植分布决策树模型,提取2022年宁夏青铜峡灌区水稻和玉米种植的空间分布。结果表明:(1) 玉米和水稻苗期的后半段5月15—31日,水淹信号和植被信号是区分二者关键时期。(2) 基于早期作物物候特征的方法,在5月16—31日获取的水稻和玉米图像制图精度高于90%,用户精度超过91%,总体精度超过90%,Kappa系数高于0.88,明显高于同时期随机森林方法的分类精度。(3) 本研究提出的方法在早期水稻和玉米种植分布提取方面具有较强的适用性,并且能够在时空尺度上以较少的实地样本进行延展,同时在时间上也更有优势。因此,该方法为青铜峡灌区水稻和玉米种植分布早期调查提供了重要的方法支撑。

  • 地表过程与生态环境
    徐宇杰, 刘冰, 孙爱军, 汪克奇, 李冬雪, 赵晖
    干旱区地理. 2023, 46(4): 550-562. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.306

    古尔班通古特沙漠作为中国最大的固定、半固定沙漠,是中国境内受西风环流影响最为明显的沙漠之一,其全新世环境演变过程及其对全球气候变化的响应和反馈,对理解该区现代地表过程与未来环境演变趋势具有重要的科学意义。古尔班通古特沙漠及周边区域全新世环境演变研究的结果明显不同,存在中晚全新世和中全新世降水/湿度变化最优期的分歧,成因机制存在季风深入内陆和西风总体控制的争议。以目前区域已发表的多载体记录为基础,通过降维和集成分析重建了该区全新世气候/湿度变化背景,梳理区域风沙沉积地层年代学时空分布,集成了该区全新世风沙活动历史,进而探讨区域风沙活动与湿度变化的耦合关系。结果表明该区早中全新世(12~6 ka)气候干旱,风沙活动强烈;中晚全新世以来湿度逐渐增加、风沙活动逐渐减弱。通过区域及半球尺度的对比分析,发现该区环境演变过程主要受西风环流的控制。

  • 区域发展
    宁静, 朱冉, 张馨元, 陈凯
    干旱区地理. 2023, 46(7): 1217-1226. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.537

    基于经济、社会和生态多维视角,利用熵权法、综合指数法、全局Moran’s I指数,揭示2000—2019年内蒙古区县城市韧性的时空演变特征,并利用地理加权回归模型分析人类活动强度对区县城市韧性变化的影响。结果表明:(1)由于社会经济发展水平不断提高,2000—2019年内蒙古区县城市韧性水平持续增长。(2)内蒙古区县城市韧性水平空间分布差异明显,东部地区和中部地区县城市韧性水平明显高于其他盟市所在的区县。(3)人口密度、建设用地和夜间灯光数据等人类活动强度变化对内蒙古区县城市韧性水平变化具有显著影响。研究结果可为内蒙古区县的可持续发展提供参考,对丰富中国城市韧性领域研究具有重要实践和理论意义。

  • 地表过程研究
    陈京平, 余子莹, 杨帆, 王蜜, 胡涵, 丁璇, 高鑫, 王鑫
    干旱区地理. 2023, 46(12): 1995-2004. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.373

    以塔克拉玛干沙漠腹地的新月形沙丘为研究对象,对同一沙丘在沙尘暴作用下形态从新月形沙丘-不规则沙丘-新月形沙丘的演变过程做了观测记录,通过对不同形态沙丘表沙的粒度测量,研究沙尘暴对新月形沙丘表沙粒度的影响。结果表明:(1) 新月形沙丘变形前与复原后,迎风坡中轴线处表沙的粒度变化趋势未发生变化,表现为从迎风坡脚至丘顶整体上逐渐变粗,表明风向风力相同或相近时,沙尘暴对形态相近的新月形沙丘迎风坡的粒度分布模式影响较小。(2) 新月形沙丘中轴线与沙脊线处表沙均以极细沙和细沙为主,新月形沙丘原貌时,极细沙和细沙的平均占比在迎风坡与背风坡中轴线处分别为83.07%、82.81%,在左翼与右翼沙脊线处分别为84.42%、91.20%,复原为新月形沙丘后,极细沙和细沙的平均占比在迎风坡与背风坡中轴线处分别为73.18%、76.31%,在左翼与右翼沙脊线处分别为76.63%、74.0%。沙尘暴过后复原的新月形沙丘表沙分选性极好,粒径整体偏细,粒度参数一致性增强,表明沙尘暴对新月形沙丘表沙的粒度特征有重要影响。研究结果可为沙尘暴作用下新月形沙丘表沙粒度的空间分布规律研究提供重要参考价值。

  • 地表过程研究
    蔺阿荣, 周冬梅, 马静, 朱小燕, 江晶, 张军
    干旱区地理. 2024, 47(1): 58-67. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.333

    疏勒河流域地处西北内陆,是“一带一路”的关键节点。近年来随着全球变化与经济社会活动强度增加,导致建设用地快速扩张、土地沙化等问题,影响区域生态与经济社会的可持续发展。疏勒河流域处于北方防沙带中心,开展其防风固沙价值评估对于构建区域生态安全格局和保障流域可持续发展具有重要生态意义。基于修正风蚀方程模型(RWEQ)对2008—2018年疏勒河流域防风固沙功能及其价值进行评估。结果表明:(1) 2008—2018年疏勒河流域防风固沙总量为43.927×104~129.530×104 t·km-2,防风固沙量呈上升趋势。(2) 2008—2018年疏勒河流域防风固沙价值快速增加,其多年平均价值占比由高到低依次为减少土地损失价值(99.46%)、保持土壤肥力价值(0.47%)、保持土壤有机质价值(0.04%)、减少交通运输经济损失价值(0.03%)。(3) 流域防风固沙功能与土地利用密切相关,防风固沙能力较强的区域主要分布在草地、耕地等植被覆盖率较高区域;低值区主要分布在流域土地利用类型为未利用地区域。(4) 相较社会因素,自然指标因子对流域防风固沙功能价值影响更大。研究结果可为确定流域生态补偿主客体及补偿标准提供依据。

  • 气候与水文
    曹玉娟, 司文洋, 杜自强, 梁寒雪, 雷添杰, 孙斌, 武志涛
    干旱区地理. 2023, 46(10): 1577-1590. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.078

    干旱导致的总初级生产力(GPP)的减少会对陆地碳汇产生重大影响。基于全国618个站点的月气象数据计算的标准降水蒸散指数(SPEI)和2套公开的GPP数据集(EC-LUE GPP和GLASS GPP),系统分析了中国1982—2017年典型干旱年的GPP在不同时间尺度下受不同程度干旱影响的变化。结果表明:(1) 基于SPEI的5个选取指标,选出1982—2017年典型干旱的年份为2001年和2011年。(2) 在年和季节尺度上,2001年的GPP受干旱影响严重区域主要在华北、东北和中东部地区的北部,2011年主要集中在西南地区的东南部和中东部地区。月尺度上,2001年5月的GPP受干旱影响最严重,主要集中在华北和东北的大部分区域。2011年1月GPP受干旱影响最为严重,主要集中在中东部地区的大部分区域。(3) 无论是年、季节还是月尺度,随着干旱程度的加重,导致GPP的下降率越大,极端干旱的影响最大。从季节尺度看,2001年夏季极端干旱造成GPP下降率分别为19.96%(EC-LUE GPP)和15.57%(GLASS GPP);2011年春季极端干旱造成GPP下降率分别为14.32%(EC-LUE GPP)和8.75%(GLASS GPP)。研究结果可进一步加深不同时间尺度下不同等级干旱对GPP影响的认识,对了解干旱条件下陆地与大气之间的碳交换具有重要意义。

  • 区域发展
    赵志远,丁逸尘,杨喜平,吴升
    干旱区地理. 2023, 46(10): 1744-1756. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2022.672

    预测并分析老年人公园绿地资源可获取性对提高老年人生活品质、有效应对我国老龄化社会带来的有关挑战具有重要意义。为使城市公园绿地的分布更具“适老性”,基于西宁市带有年龄标识信息的手机位置数据,识别并预测老年人口的空间分布,运用高斯两步移动搜索法对老年人公园绿地可达性进行研究及预测。结果表明:(1) 2018—2028年老年人数显著增加,且老年人数变化量呈现中心城区及远郊区较低、近郊区高的环状分布特征。(2) 10 a间,老年人公园绿地可达性的空间分布总体格局未发生显著变化,但可达性水平总体下降。(3) 2018—2028年老年人公园绿地可达性相对变化量较大,步行和公交30 min条件下,约87%的空间单元的公园绿地可达性降低超过70%。研究结果补充了高空间精度下城市老年人公园绿地可达性研究的不足,提供了面向老龄化发展需求的城市未来公园绿地规划建议。

  • 生物与土壤
    刘尊方, 雷浩川, 盛海彦
    干旱区地理. 2023, 46(10): 1643-1653. doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.034

    湟水流域是河湟谷地重要的组成部分,协同环境因素预测土壤养分空间分布对农业土壤养分管理尤为重要。土壤养分反演研究中对于参数对模型结果的影响和模型适用性的研究较少。选取研究区地形因子、土壤pH及光谱反射率共28个因子,结合贝叶斯优化算法构建人工神经网络(ANN)、支持向量机(SVM)和极端梯度提升(XGBoost)3种机器学习模型预测耕地土壤养分空间分布,计算决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和相对分析误差(RPD)评价3种模型的精度。结果表明:(1) 基于贝叶斯优化超参数的XGBoost模型对全氮(TN)含量预测精度优于其他模型(R2=0.893,RMSE=0.359,RPD=2.470),预测土壤有机质(SOM)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量时,XGBoost模型验证集R2分别为0.801、0.509、0.442。(2) 对比3种模型的寻优次数和误差发现,BOA-XGBoost模型参数优化次数少、效率高,具有更好的鲁棒性。对于不同的养分,ANN和SVM模型预测精度存在差异,SVM模型预测SOM含量时精度更高(RPD=1.580),而ANN模型预测TN时精度最佳(RPD=2.460)。基于贝叶斯算法进行超参数优化构建的XGBoost模型预测精度高,可以达到良好的预测效果,可为湟水流域精准农业施肥提供参考。